(57)【要約】適切な粘度でのスプレー塗布を促進する温度で組成物の成分を送達し、自己硬化反応を誘導するように構成された、スプレー塗布型のＢＰＡフリーの２液性自己硬化組成物のための組成物および方法。好ましくは、自己硬化性ＢＰＡフリーのエポキシコーティング化合物は、塗布されるとすぐに環境が整い硬化するように構成されている。自己硬化性化合物は、複数液性化合物を含み、これら複数の液体を混合するとすぐに、化学的に反応し硬化する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング組成物であって、
主にビスフェノールＦを含み、カ氏約１７０〜２２０度で維持されている、樹脂成分と、
主に脂環式アミンを含み、カ氏約１７０〜２２０度で維持されている、硬化剤成分と
を含み、
前記樹脂および硬化剤を、塗布の直前に混合する、
コーティング組成物。
【請求項２】
前記樹脂成分が、
８０〜９９重量％のビスフェノールＦ型樹脂と、
０．０５〜０．０２重量％の消泡剤と、
２〜６重量％のチキソ剤と
を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項３】
前記樹脂成分が１〜４重量％の色素をさらに含む、請求項２に記載のコーティング組成物。
【請求項４】
前記樹脂成分が、
９０〜９５重量％のビスフェノールＦ型樹脂と、
０．０２〜０．０３重量％の消泡剤と、
３〜５重量％のチキソ剤と、
２〜３重量％の色素と
を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項５】
前記硬化剤成分が、
８０〜９９重量％の脂環式アミンと、
０．０５〜０．０２重量％の消泡剤と、
２〜６重量％のチキソ剤と
を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項６】
前記硬化剤成分が、
９４〜９６重量％の脂環式アミンと、
０．０４〜０．０２重量％の消泡剤と、
２〜３重量％のチキソ剤と
を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、概して、スプレー塗布に適しているＢＰＡフリーのエポキシ樹脂に関する。より具体的には、本発明は、単一のコーティング塗布を容易にするために、コーティングの垂れを予防する粘度の特徴をも維持しつつ良好なコーティング厚を可能にする方法における、特にスプレー塗布であるＢＰＡフリーのエポキシ樹脂に関する。
【０００２】
一般的に、エポキシコーティングは当該分野でよく知られており、その優れた耐久性および構造上の特性により、エポキシベースの保護コーティングは、幅広い物質に使用するための保護および装飾用コーティングとして商業的に受け入れられている。たとえば、エポキシベースの保護コーティングは、コロージョンコントロールで最も広く使用されている方法の１つを表す。これらは、大気への露出から高腐食性環境での完全な浸水に及ぶ幅広い範囲の腐食条件下にある鋼鉄、コンクリート、アルミニウム、および他の構造を長期間保護するために使用されている。さらに、エポキシコーティングは、容易に入手可能であり、スプレー、圧延、およびはけ塗りを含む様々な方法によって容易に使用されている。これらは、鋼鉄、コンクリート、および他の基板に良好に接着し、水蒸気透過度が低く、水、塩化物および硫化物のイオンの侵入に対する障壁として作用し、様々な大気への曝露条件下で優れた防食を提供し、多くの化学物質および溶媒に対して良好な耐性を有する。結果として、メンテナンス、船舶、建設、建築、航空機、および製品の最終加工を含む多くの産業が、幅広い用途のエポキシコーティング物質を採用している。
【０００３】
今日、エポキシコーティング産業で最も一般的に利用されている物質は、複数液性（ｍｕｌｔｉ−ｐａｒｔ）のエポキシ物質である。一般的にエポキシは、ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）などのビスフェノール系物質から形成された第１の基材樹脂マトリックスと、少なくとも第２の触媒または硬化剤とを含む。しかしながら色素剤または凝集成分などの他の成分を添加してもよい。２液が別々のままである間は、これらは液体の形態のままである。この２液が混合されると、概して、熱、湿度、または紫外線の光供給源に対する曝露により引き起こされる硬化作用を開始し、これにより、混合した物質は迅速に固まり始める。結果として、セットアップが起こる前に効果的に作用できるように十分な量の化合物のみを混合することが必要である。よって、これら化合物の使用および塗布は、面倒であり、時間がかかり、高価な提案である。
【０００４】
これらエポキシ製品は、大部分の従来技術のコーティングのように、好ましい方法がスプレー塗布であるため、使用することが困難であった。エポキシをスプレー塗布しようとすると、２つの欠点に直面する。第１に、この物質は、当該物質の短い可使時間により、塗布の前に大きな数量で混合することができない。よって、スプレー塗布の直前に、必要に応じて混合しなければならない。第２に、混合したエポキシ物質の、天然な状態での粘性の稠度は、スプレー塗布に良好には適していない。典型的な従来技術のスプレー塗布に必要な稠度までエポキシを薄くするためには、エポキシを、容量パーセントの大きな溶媒に混合しなければならない。このような溶媒は、概して、主な機能が粘度を低くすることである高レベルの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含んでおり、これにより、従来のエアスプレー、エアレススプレー、および静電スプレー用の機器でのスプレー塗布に適した稠度を提供する。よって、エポキシコーティング物質へ溶媒を添加することにより、エポキシコーティング物質のＶＯＣ含有量が非常に増加し、最終段階の硬化したコーティングの形成される厚さが低減する。
【０００５】
さらなる課題として、粘度および厚さの特性に基づき好ましいＢＰＡ物質は、この物質がコーティングから滲出する可能性のため、需要が顕著に下がっている。よって、配水ライン、貯蔵タンク、トンネルなどの内側に使用するためのコーティング組成物は、直接食品と接触することに関して承認されなければならない。これらの必要条件を満たすために、コーティングは、分布システムに送られる物質に入り得るいずれの物質も含むべきではない。さらにコーティングは、構造に関して、コーティングを損傷することなく自然な膨張および収縮に耐えるよう十分な可撓性を有するべきである。最後に、このような物質は、垂れることなく、厚膜型を可能にする一回のコーティングで、スプレー塗布できなければならない。
【０００６】
しかしながら、現在多くの市販のコーティング組成物は、ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）から製造されるエポキシ樹脂を含んでおり、結果、残存するいくらかの量のビスフェノールＡを含むコーティングがもたらされている。ＢＰＡは、内分泌系に影響することが知られている。よって、この業界は、このようなコーティングにＢＰＡ含有物質を使用することを見直しており、実質的にＢＰＡフリーのコーティングの使用が必要とされている。
【０００７】
よって、塗布の技術において、いくらか進歩が発展してきた。特に、混合および粘度を制御するためのシステムがある。これらシステムは、いくつかのシーリング化合物の使用に顕著な進歩を提供したが、未だ改善する余地がなおも存在している。
【０００８】
改善の一例として、２液性の自己硬化化合物のためのスプレー塗布システムおよび方法が開示されており、必要とされている塗布技術が前進したが、改善の機会が残っている。たとえば、一部の例では、化合物の複数のコートを必要とし得る。より具体的には、使用され得る化合物の混合物の性質により、化合物の塗布が厚すぎる場合に所望の仕上がりが達成されない場合がある。複数のコートを塗布することは、必然的に、さらなる時間およびエネルギーを必要とし、よって費用がかかる可能性がある。
【０００９】
対照的に、厚いコーティングを塗布する試みは、概して化合物の崩れをもたらし、相当程度再度作業する可能性がある。一部の環境では、地下の配管で用いられることなどがあり、塗布の失敗は、事実上悲惨な結果をもたらし得る。
【００１０】
上記の観点から、スプレー塗布できるＢＰＡフリー組成物が必要とされている。さらに、スプレー塗布および自己硬化反応を促進する温度で組成物の成分を送達するように特に構成されているＢＰＡフリー組成物をスプレー塗布するための方法およびシステムが、必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このことに関して、本発明は、適切な粘度でのスプレー塗布を促進する温度で組成物の成分を送達し、自己硬化反応を誘導するように構成された、スプレー塗布型のＢＰＡフリーの２液性自己硬化組成物のための組成物および方法に関する。
【００１２】
一実施形態では、自己硬化性のＢＰＡフリーのエポキシコーティング化合物は、塗布されるとすぐに環境が整い硬化するように構成されている。自己硬化性化合物は、複数液性化合物を含み、これら複数の液体を混合するとすぐに、化学的に反応し硬化する。
【００１３】
よって、本発明の目的は、厚膜型の垂れないコーティングなどの所望の特性を呈するスプレー塗布型のＢＰＡフリーの２液性自己硬化組成物を提供することである。さらに、本発明の目的は、スプレー塗布型のＢＰＡフリーの２液性自己硬化組成物を提供することであって、それらのスプレー塗布および自己硬化反応を促進する温度で組成物の成分を送達するように特に構成されている。
【００１４】
これらは、本発明の他の目的と併せて、本発明を特徴づける様々な新規性の特徴に加えて、本明細書中添付の特許請求の範囲で特に指摘されており、本開示の一部を形成している。本発明をより良好に理解するため、これを使用することにより起こる利点および使用することにより得られる特定の物体について、本発明の好ましい実施形態を例示している添付の図面および説明する事柄を参照するべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書中、適切な粘度でのスプレー塗布を促進する温度で組成物の成分を送達し、自己硬化反応を誘導するように構成された、スプレー塗布型のＢＰＡフリーの２液性自己硬化組成物のための組成物および方法を、開示する。
【００１６】
一実施形態では、自己硬化性ＢＰＡフリーのエポキシコーティング化合物は、塗布されるとすぐに環境が整い硬化するように構成されている。自己硬化性化合物は、複数液性化合物を含み、これら複数の液体を混合するとすぐに、化学的に反応し硬化する。
【００１７】
アミンベースの硬化剤で硬化し反応するエポキシ系の技術および方法は、１９３０年代に最初のエポキシが開発されてから、発展し続けている。幅広い範囲の製剤添加物と組み合わさって起こり得る反応は、無数の製品と、保護コーティングシステムを選択する際に考慮しなければならない幅広い範囲の環境上の要因とをもたらしてきた。
【００１８】
水上交通システムのコーティングにおいて用途が見いだされている３種類のエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、およびノボラック樹脂が存在する。これら樹脂すべては、フェノール系化合物とエピクロロヒドリンの反応からもたらされる。フェノール基の種類および数は、硬化した樹脂の物理的特性および性能特性の両方を決定する。
【００１９】
ビスフェノールＡは、フェノールおよびアセトンの反応生成物である。ビスフェノールＡは、エピクロロヒドリンと反応して、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型樹脂またはＤＧＥＢＡを形成する。得られたエポキシ樹脂は、蜂蜜のような稠度を伴う液体である。ＤＧＥＢＡは、ほとんどの場合、溶媒フリーのコーティングおよび床板系に使用されている。この製剤の分子量が、より多くのビスフェノールＡを液体のＤＧＥＢＡに添加することによって増大することにより、半固体または固体の樹脂が形成される。これら樹脂を、溶媒中で切断すると、鋼鉄または耐食フィルム用の維持下塗剤として使用することができる。しかしながら、ビスフェノールＡは、輸送される物質へ有意な副産物（ｐｙｐｒｏｄｕｃｔ）を浸出することが示されているとの問題がある。
【００２０】
ビスフェノールＦは、ビスフェノールＡと類似している。例外は、フェノールが、アセトンよりもホルムアルデヒドと反応することである。この反応により得られるフェノール系化学物質は、ビスフェノールＡ型樹脂の環状構造の間に存在する２つのメチル基を有していない。ビスフェノールＦは、エピクロロヒドリンと反応して、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル（ＤＧＥＢＦ）型樹脂を形成する。メチル基を有していないため、ビスフェノールＦ型樹脂の粘度は、概して、ビスフェノールＡ型樹脂よりも１／３低い。さらに架橋は高度であり、結果として、ビスフェノールＦは有意な浸出を呈さず、よって食品と接触しても安全とされている。しかしながら、低粘度であることにより、概して、スプレー塗布、ならび耐熱性および耐化学性に関しては機能性が低くなる。
【００２１】
本発明は、厚膜型コーティングにおけるスプレー塗布を可能にし、同様に垂れることを少なくできる方法で製剤化および混合されるビスフェノールＦ型樹脂を使用して形成されるスプレー塗布型コーティングを提供する。基材の樹脂は、好ましくは、ビスフェノールＦのジグリシジルエーテルの樹脂である。より好ましくは、樹脂は、エピクロロヒドリンおよびビスフェノールＦから製造された、低粘度の液体のエポキシ樹脂である。混合された樹脂は、良好な液体のビスフェノールＡと比較して改善した耐結晶性を呈する。
【００２２】
基材のビスフェノールＦ型樹脂に加えて、消泡剤を、好ましくは、エポキシコーティングの混合および塗布の間の気泡を予防するために使用する。このことにより、塗布が増強され、ふくれおよびピンホールのないコーティングが提供される。好ましくはポリシロキサンポリマー混合物の性質の消泡剤を使用する。
【００２３】
また、好ましくは、フュームドシリカなどのチキソ剤を、基材の樹脂に混合する。より好ましくは、チキソ剤は、表面のヒドロキシル基をポリジメチルシロキサンポリマーに置換することによりシリカを疎水性にするジメチルシリコーン流体で処理したフュームドシリカなどの、処理されたフュームドシリカの形態で使用される。
【００２４】
さらに、コーティング物質は、好ましくは、塗布およびコーティングの整合性の検証を容易にするために、ＴｉＯ２などの色素を含む。
【００２５】
好ましくは、樹脂は、８０〜９９重量％のビスフェノールＦ型樹脂、０．０５〜０．０２重量％の消泡剤、２〜６重量％のチキソ剤、および１〜４重量％の色素を含む。
【００２６】
より好ましくは、樹脂は、９０〜９５重量％のビスフェノールＦ型樹脂、０．０２〜０．０３重量％の消泡剤、３〜５重量％のチキソ剤、および２〜３重量％の色素を含む。
【００２７】
硬化剤の成分は、好ましくは脂環式アミンである。硬化剤は、好ましくは、フェノールまたはベンジルアルコールを含まない。このことは、食品グレードのコーティングで安全である溶媒フリーのコーティングを支援する。
【００２８】
基材の硬化剤に加えて、消泡剤を、好ましくは、エポキシコーティングの混合および塗布の間の気泡を予防するために使用する。このことにより、塗布が増強され、ふくれおよびピンホールを含まないコーティングが提供される。好ましくは、ポリシロキサンポリマー混合物の性質の消泡剤が使用される。
【００２９】
また、好ましくは、フュームドシリカなどのチキソ剤を、硬化剤に混合する。より好ましくは、チキソ剤は、表面のヒドロキシル基をポリジメチルシロキサンポリマーに置換することによりシリカを疎水性にするジメチルシリコーン流体で処理したフュームドシリカなどの、処理されたフュームドシリカの形態で使用される。
【００３０】
好ましくは、硬化剤は、８０〜９０重量％の脂環式アミン、０．０５〜０．０２重量％の消泡剤、および２〜６重量％のチキソ剤を含む。
【００３１】
より好ましくは、硬化剤は、９４〜９６重量％の脂環式アミン、０．０４〜０．０２重量％の消泡剤、および２〜３重量％のチキソ剤を含む。
【００３２】
本発明では、基材の樹脂および硬化剤の成分は、互いに別々に離れて完全に混合される。次に、２つの成分は、表面への直接的な塗布の準備ができるまで、別々に維持される。従来技術では、これら材料は、塗布のため小さなバッチで混合し、次に混合したバッチをブラシまたはローラーに塗布した。一部の事例では、２つの成分を混合し、次に、粘度がスプレー塗布を可能にするポイントまで溶媒で薄くまたは希釈した。このような場合の問題は、材料をいったん混合した後の作業時間が極めて短く、定期的な再処理、およびスプレーする場合は、スプレー器具の洗浄を必要とすることである。加えて、有意な溶媒の添加により、閉鎖環境でのスプレー塗布が、塗布を行う作業者にとって危険になる。最後に、スプレー塗布に必要な粘度は、厚膜型コーティングとして塗布するには薄すぎるコーティングをもたらす。
【００３３】
一般的に、基材の樹脂および硬化剤の成分は、両方とも非常に粘性があり、よってくみ上げることが困難である。それらが貯蔵コンテナ内の閉鎖環境で加熱される場合は、一部をくみ上げることが容易となり、よって、スプレー装置に送達することが容易となり、このような状態で最後までスプレーチップに維持される。またこのことにより、スプレー装置への化合物の２液のそれぞれの容量分析的に制御される送達が、容易となる。
【００３４】
よって、本発明の教示は、基材の樹脂および硬化剤の両方が、システムで加熱される塗布を見込んで、概して、たとえば温度制御されたヒータを使用することにより２つの成分を保持するコンテナの中身を加熱するための手段を含むことを、提供する。再循環ポンプが、２つの液体の混合および均一な加熱を確保するためコンテナで使用され得る。加熱されるホースが、ホース用の電気抵抗加熱部を含み、次いで電気抵抗加熱部に関して温度制御された電力供給を使用することにより加熱され、加熱したホース中の化合物の高い温度を維持してもよい。またホースは、蒸気で加熱されてもよい。コンテナから混合アセンブリまで液体を運ぶホースは、これら液体部分を高温で維持し、よって流れを良好にするため、およびスプレーガンでの体積制御のために、必要に応じて絶縁されるべきであり、または場合によりそれ自体を加熱するべきである。
【００３５】
加熱した樹脂および硬化剤は、噴霧器自体でスプレー塗布の直前に混合される。成分の粘度を低下させ、くみ上げ能力を高めるために、樹脂および硬化剤の成分を保持するコンテナは、高温で維持されている。好ましくは、これら成分は、カ氏約１７０〜２２０度で維持されている。より好ましくは、これら成分は、カ氏約１８０〜１９０度で維持されている。
【００３６】
本明細書中の教示は、単なる例示であり、本発明を限定しないことを認識すべきである。さらに、当業者は、追加的な成分、構成、配置などが、本発明の範囲内に残りながら実現可能であることを認識するものである。たとえば、ドーパント、硬化時間、層などの構成および使用は、本明細書中開示される実施形態と異なってもよい。一般的に、化合物の設計および／または使用、ならびに化合物を使用するための技術は、システム設計者、製造社、操作者、および／または使用者、ならびにいずれかの状況で提示されている需要のニーズによってのみ限定される。
【００３７】
本明細書中の教示の態様を提供するために、様々な他の構成要素が含まれてもよく、求められていてもよい。たとえば、追加的な材料、材料の組み合わせ、および／または材料の省略を、本明細書中教示の範囲内にある追加の実施形態を提供するために用いてもよい
【００３８】
本願では、様々な実施形態が説明されている。これらのいずれかの変数のいずれかの組み合わせが、本発明の実施形態を定義できることが理解されている。たとえば、特定の方法で使用される、特定の化合物と特定のドーパント材料の組み合わせは明記されていない場合があるが、本発明の一実施形態である。物品、構成要素、条件、および／または方法の他の組み合わせもまた、厳密に述べると、当業者にとって明らかな他の実施形態を定義するため本明細書中列挙された変数から選択することができる。
【００３９】
本発明を具現化する特定の構造が本明細書中に示され記載されているが、この一部の様々な修正および再編成を、基本となる本発明の概念の趣旨および範囲を逸脱することなく行うことができ、これらが、添付の特許請求の範囲に示されているものを除き本明細書中示され記載される特定の形態に限定されないことが、当業者にとって明白である。
【国際調査報告】
2019510106.tif 000002